研究论文

20 定制化界面修饰分子助力高效硫硒化锑室内光伏

随着物联网（IoT）技术全面普及，海量室内低功耗传感器、智能穿戴、环境监测设备持续扩张，这些设备普遍依赖储能电池供电。然而，传统的电池供电方式存在更换频繁、废弃电池污染环境等痛点。室内光伏技术可捕捉室内微弱的光能自主发电，是实现IoT设备无源自供电的核心技术路线。

目前主流室内光伏材料虽然取得了较好的室内光伏性能，但是仍各有短板：有机光伏稳定性差、钙钛矿存在毒性风险、染料敏化电池液态电解质易渗漏，难以大规模落地商用。硫硒化锑是一种理想吸光材料，具备多重天然优势：原料储量丰富、无重金属毒性、薄膜吸光能力强，且可通过调控硫硒比例把带隙精准调至1.1–1.8 eV，主动适配室内LED灯光光谱，非常适配低照度发电场景。

近日，合肥工业大学陈汪超团队在最新出版的《半导体学报（英文）》2026年第7期上发表文章“Versatile interfacial modifier enabling efficient antimony selenosulfide indoor photovoltaics”，通过设计合成有机双功能界面修饰分子O-BDT，在硫硒化锑吸光层与空穴传输层之间构筑改性界面，同步实现缺陷钝化与能级优化，大幅提升了室内弱光下电池发电效率。

理论计算和实验结果证明：O-BDT分子中的苯并二噻吩核心与甲氧基三苯胺单元，可通过配位键牢牢结合薄膜表面不饱和阳离子缺陷，修饰后，空位、反位两种主要缺陷的形成能显著提升，从根源抑制非辐射复合。O-BDT的共轭分子结构可精细调节能级排列，搭建硫硒化锑与空穴传输层之间的能级过渡桥梁，消除原有能级断崖，降低空穴输运势垒，提升电荷抽取效率。此外，修饰后薄膜表面粗糙度显著降低，界面接触更紧密，减少漏电损耗。最终，在1000 lux、3312K LED弱光环境，改性器件实现了19.04%的室内转换效率且在不同光照下性能稳定性、器件重复性全面优于对照组。该工作证明了界面工程路径是提升硫硒化锑室内光伏性能的可行路径，为低成本、长寿命、高效室内光伏器件的研发提供了重要理论参考。

图1.（a）O-BDT有机修饰分子化学结构式；（b）基于密度泛函理论优化后的O-BDT分子空间构型；（c）O-BDT分子静电表面电势分布图；（d）O-BDT吸附于Sb₂(S,Se)₃薄膜表面后，界面处电荷密度差分俯视图；（e）Sb₂(S,Se)₃薄膜两种典型表面缺陷（空位缺陷、反位缺陷）修饰前后缺陷形成能理论计算对比；（f）O-BDT分子在Sb₂(S,Se)₃吸收层/空穴传输层界面的作用机理示意图。

文章信息：

Versatile interfacial modifier enabling efficient antimony selenosulfide indoor photovoltaics

Ming Wang, Weijia Zhao, Xin Yao, Zhirui Wang, Qi Gao, Hong Zhang, Fuling Guo, Yanqing Wang, Wangchao Chen

J. Semicond.  2026, 47(7): 072702  doi: 10.1088/1674-4926/26010009

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21 基于稳定中间相调控的高性能大面积钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳电池是未来最具潜力的光伏技术之一，在地面电站、光伏建筑一体化以及空间能源供给等方面有巨大的应用前景。高效率大面积器件是钙钛矿太阳电池走向商业化的重要一环。目前实验室小面积电池光电转换效率已超过27%，但器件面积放大存在效率骤降的问题。其主要挑战在于器件面积制备中为提高钙钛矿薄膜均匀性，往往采用低浓度溶液降低溶液粘度，存在结晶窗口缩短，局部结晶过快，导致薄膜晶体质量较差以及模组效率较低。因此，如何实现“大面积均匀涂布”与“高质量结晶”兼得是高效大面积模组的关键。

中国科学院半导体研究所博士生蔡凯、周海涛博士与游经碧研究员在最新出版的《半导体学报（英文）》2026年第7期上发表研究论文“Stable intermediate phase regulation for high-performance and scalable perovskite solar cells”，提出了一种极具产业化前景的“稳定中间相调控”策略。研究团队创新性地引入了一种双官能团添加剂，成功制备出高结晶质量均匀大面积钙钛矿薄膜，将大面积模组的效率损失从面积每增加一个数量级效率衰减2.0%降低至1.3%，正靠近商业化碲化镉薄膜太阳电池0.8%的行业标杆水平。

该成果的核心创新在于研究团队发现N-巴豆酰基甘氨酸分子同时含有酰胺基和羧基，能与碘化铅形成强配位作用。在低浓度前驱体成膜过程中，添加剂分子如同一个“溶质缓冲储库”，有效稳定了通常不稳定的δ-FAPbI₃中间相，并将其向光活性α-FAPbI₃相的转变能垒从0.21电子伏特显著提升至0.84电子伏特，延缓了钙钛矿材料的成核和生长过程，实现了高质量大面积均匀钙钛矿的制备。

基于这一策略，研究团队制备出不同尺寸的钙钛矿太阳模组，器件性能达到国际领先水平：14.6平方厘米模组实现了24.4%的稳态认证效率，为当前已报道的大于等于10平方厘米钙钛矿模组的最高认证效率纪录，70.5平方厘米模组效率为23.1%，285.6平方厘米模组效率达到22.4%。在1个标准太阳光下，有效面积155平方厘米的模组，经过1053小时的最大功率点老化后，仍保持初始效率的86%。这项工作创新性提出了一种大面积钙钛矿材料生长调控方案，为钙钛矿光伏技术从实验室走向规模化制造提供了重要思路。

文章信息：

Stable intermediate phase regulation for high-performance and scalable perovskite solar cells

Kai Cai, Yibin Jiao, Zhuang Xiong, Hui Wang, Jiaxin Weng, Qian Zhang, Zhengchang Xia, Chen Zhang, Huixiong Deng, Xingwang Zhang, Haitao Zhou, Jingbi You

J. Semicond.  2026, 47(7): 072801  doi: 10.1088/1674-4926/26040046

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